JPS60137037A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高密度、高速性を備えた半導体業婁イ算装置の
製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 半導体集積回路は、高密度化、高速化、低消費電力化が
進んでいるが、かかる装置において問題となるのが寄生
容量である。例えば、バイポーラ素子においては、コレ
クタと基板間に発生する寄生容量であり−ＭＯ５素子に
おいては−リースドレインと基板間に発生する寄生容量
である。この寄生容量を削減することができれば、より
高速で低消費電力の半導体素子を形成することが可能で
ある。そのためこの容量削減の方法とし−〔多くの試み
が実施されてきた。

その−例は一単結晶の絶縁物基板たとえば、ザファイア
などを使用して、その上にシリコン層を気相成長させる
方法で通常Ｓ　ＯＳ　（５ｉｌｉｃｏｎ　０ｎＳａｐｈ
ｉｒｅ）と呼ばれている方法である。このＳＯ８基板を
使用し、そのシリコン気相成長層内に形成された素子は
、寄生容量も少なく優れた特長を有しているが一次の様
な欠点がある。

（１）基板として単結晶のザファイアを使用しているた
め高価である。

（２）素子製作のプロセスとして高温処理をする際にサ
ファイア基板からアルミナ（Ａ１２０３）が蒸発又は拡
散し、電気炉等を汚染させる。

この２点の欠点のため、ＳＯＳ基板は現在迄広く使用さ
れるに至っていない。

第２の従来例としては、シリコンの多孔質化により、基
板を絶縁物化する方法である。第１図はその製造工程を
示す断面図である。

第１因ａｆｄｎ型シリコン基板１に高濃度のｐ型不純物
層２を形成し、この上にｎ型のエピタキシャル層３を気
相成長させ、エピタキシャル層３Ｖｃ選択的Ｋｐ型不純
物層４を形成したものである。

次に、第１図すに示すように、ｐ型不純物層２゜４を多
孔質化させ多孔質領域５を形成する。ここで、多孔質処
理は通常、ＨＦ（沸酸）溶媒内で、電界を印加すること
により、ｐ型不純物層が選択的に多孔質化されることを
利用している。この多孔質領域５は表面積が多いため、
酸化されやすく酸化処理をすることにより、容易に酸化
膜６に変化する（第１図Ｃ）。

第１図に示す方法で製造されたものは素子形成領域の側
面部と底面部が酸化されており、寄生容量も小さくなり
良好であるが、次の様な欠点を有する。

（１）高濃度のｐ型不純物層を埋込むため、気相成長さ
れた層に不純物が拡散されやすく、薄いｎ型層が形成さ
れにくい。

（２）第１図ａにおけるｐ型拡散層４の大きさく断面、
開化口等）により多孔質化の状態が大きく作用される。

（３）酸化工程により多孔質領域は膨張し、多孔質領域
の大きさにより膜厚が均一とならない。

等の欠点が存在する。

第３の例を図２図に示す。第２図ａにおいて、１１はシ
リコン基板、１２は選択的に開口された耐酸化性物質た
とえばシリコン窒化膜を示す。第２図すにおいて、シリ
コン窒化膜１２をマスクにシリコン基板１１を異方性エ
ツチングたとえばＲ，１，Ｅ、　（Ｒｅａｃｔｉｒｅ　
ｉｏｎ　ｅｔｄｉｎｇ）によ如、はぼ垂直に開口し、開
口部１３を形成する。次に第２図Ｃにおいて一全面にシ
リコン窒化膜１４を形成する。第２図ｄにおいて異方性
エツチングによりシリコン窒化膜１４を除去する。尚−
側面に句着しているシリコン窒化膜１４は異方性エツチ
ングのために除去されない。ここで開口部１３の底１６
ｆにはシリコン基板１１が露出した状態となる。

この後−シリコン窒化膜１２．１４をマスクとして酸化
処理を行ない、酸化膜１６を形成する（第２図ｅ）。

尚−最適な条件と活性領域の距離を狭くすると横に伸び
た酸化膜１５同士は、活性領域１６下部で接続すること
になる。

この従来例は、活性領域の側面及び底面に分離酸化膜を
形成でき、寄生容量の削減には効果があるが、次のよう
な欠点がある。

（１）活性領域の下部において酸化膜を接続するために
は、酸化時間を十分に長くする必要があり酸化部分の膨
張に伴う歪の発生が問題となる。

（２）活性領域の下部の横方向の酸化と供に上方向の酸
化も同程度進み、活性領域の面積の縮小が生じる。

発明の目的 本発明は上記欠点を除去することのできる半導体装置の
製造方法を提供せんとするものである。

発明の構成 本発明の半導体装置の製造方法は一半導体基板に形成し
た開口部に選択的に耐酸化性被膜を形成し、開口部より
半導体基板中に高濃度不純物領域を形成し、選択的に高
濃度不純物領域をエツチングした後、耐酸化性被膜をマ
スクに基板を選択的に酸化し、底面及び側面が酸化膜で
包囲された活性領域を形成するものである。

実施例の説明 第３図は本発明の一実施例を示す工程断面図である。第
３図ａで、３１はシリコン基板、３２は熱酸化膜、３３
は面・ｊ酸化性ｉ膜だをえばシリコン窒化膜で分離領域
になる部分のみを選択的に開口し、そこから基板３１を
エツチングする。エツチング方法は異方性の強いドライ
エッチ法たとえば反応性イオンエンチング（ＲｏＩ、Ｅ
）を使って行ない垂直な開口部３４を形成する□ 次に一部３図すに示す如く、シリコン窒化膜３３をマス
クとして熱酸化を行ない酸化膜３６を形成する。その後
−全面にシリコン窒化膜３６を減圧ｃｖｎ法で形成する
。

尚、減圧ＣＶＤ法でのシリコン窒化膜の生成は開口部３
４の側面にシリコン窒化膜を均質に付着させるためであ
るｎその後、Ｒ，１，Ｅ、法で異方性の強いエツチング
を行なうと、開口部３４の側壁部のシリコン窒化膜３６
のみを残して、開口部底面のシリコン窒化膜が除去され
る（第３図Ｃ）。

この後−酸化膜３５を除去し、基板３１を異方性の強い
エツチングでエツチングを行ない垂直な開口部３７を形
成する。次に、高濃度Ａｓをイオン注入法で開口部３７
より基板３１へ杓ち込み、開口部下部に高濃度Ｎ＋領領
域８を形成する（第３図ｄ）。次に、熱処理を行なうと
第３図ｅに示す如く、Ａｓ不純物は開口部３γの横方向
及び側面に沿って拡散し、高濃度Ｎ領域３９が形成され
る。この後、沸酸と硝酸の混合液でエツチングすす ると、高濃度Ｎ領域のエツチング速度が早い為、選択的
にＮ領域３９がエツチングされ一開口部４○形成される
（第３図ｆ）。次に、第３図ｑに示す如く−シリコン窒
化膜３３．３６をマスクに酸化処理を行なうと、開口部
４Ｏの側面方向に酸化が進み、同時に膨張した酸化膜４
２は開口部４Ｏを埋めるべく上方へ伸びるように形成さ
れる。尚、最適な条件と、活性領域の幅を狭くすると、
横方向に伸びだ酸化膜４２同士は、活性領域４１の下部
で接続することになる。この後、通常の溝埋込み法によ
り、開口部３４に多結晶シリコン膜４３を埋め込み一多
結晶シリコン膜４３上に酸化膜４４を形成する。

以上の工程により活性領域４１が酸化膜で四重れた構造
が形成される。

以上の実施例で得られた活性領域は、バイポーラ集積回
路、ＭＯ３型集積回路等に使用でき、一般的なＳ　ＯＩ
　（５ｉｌｉｃｏｎ　Ｏｈ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ　）デ
ノくイスと間際な用途が期待される。

特に−ＭＯＳテバイスにおいては、ラッチアップ防止α
線によるソフトエラー防止等の効果が期待される。

発明の効果 本発明によれば、活性領域の側面及び底面に分離酸化膜
を容易に形成でき、しかも、 （１）活性領域が基板と同一であるため、結晶性が優ノ
Ｌでいる。

（２）絶縁膜がシリコンの熱酸化膜であるため、膜のち
密性に優れ、活性領域であるシリコンとの界面での界面
準位が少ない。

（３）予め活性領域下部の基板の一部をエンチング除去
しておくため、分離酸化膜を活性領域底部で接続させる
のに要する横方向の酸化量を小さくでき、酸化部分の膨
張に伴う歪の発生を少なくでき、かつ活性領域の面積の
縮小も少ない。

等の効果を有し、工業的価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　−”　Ｃは従来例を示す工程断面図、第２図
ａ−ｅは別の従来例を示す工程断面図、第３図ａ　−ｈ
は本発明の実施例を示す工程断面図である０３３．３６
・・・・・シリコン窒化膜、３９・・・・・高濃度Ｎ領
域−４０・・・・・開口部、４２・・・・・・酸化膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ２ 第　２　図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上の分離領域となる領域をエツチング
   し第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部の
   表面及び側面に耐酸化性被膜を形成する工程と、前記第
   １の開口部より前記半導体基板をエツチングし第２の開
   口部を形成する工程と、前記第２の開口部に高濃度不純
   物領域を形成する工程と、前記高濃度不純物領域を選択
   的にエツチングし、第３の開口部を形成する工程と、前
   記耐酸化性被膜をマスクとして前記第３の開口部に酸化
   膜を形成する工程と、前記第１．第２の開口部に前記耐
   酸化性被膜を介して半導体層を形成する工程を有するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）第３開口部が、隣接部分の第３の開口部に接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   半導体装置の製造方法。